《电气控制及PLC》实训指导书.docx

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《电气控制及PLC》实训指导书

电气控制及PLC实训指导书

机电工程系

项目一、PLC的硬件、软件环境及逻辑指令

一、实训课时：

4

二、实训目的

1、了解PLC的硬件使用环境；

2、了解PLC的软件环境及组成；

3、能使用软件新建项目、编译程序及下载程序。

4、熟悉PLC实验装置及实验箱，S7-200系列编程控制器的外部接线方法

5、了解编程软件STEP7的编程环境，软件的使用方法。

6、掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。

三、实验器材

1、PC机一台

2、KCBC-02D实验装置

3、编程电缆一根

4、导线若干

四、实训内容

工业自动化综合控制装置，应具有漏电保护装置和过流保护装置；交流380V电源输出；交流220V电源输出；直流24V电源输出等。

（1）工作电源：

AC380±5%（三相五线），50HZ；

（2）环境温度：

-50℃～40℃；

（3）相对湿度：

≤85%RH（250℃）；

1、编程电缆

计算机PLC

2、软件的安装

1、在我们提供的光盘中的根目录下找到Setup。

exe文件，运行Setup。

exe，开始安装。

安装向导将引导你完成整个安装过程。

2、安装完成后，在桌面上会创建一个快捷方式。

3、软件的使用

1、双击桌面上的快捷方式，启动程序。

2、从文件菜单中点击新建命令，输入程序，并保存项目文件。

3、在<编译>菜单下选择<梯形图→指令>，检查程序语法正确与否，直至没有错误。

4、点击<通讯>菜单下。

（在做这步工作之前，请先用编程电缆将电脑的串口和PLC主机的通讯口连接起来，并打开电源。

）将程序下载至PLC主机内的存储器中。

5、再选择<运行PLC>命令，就可以运行你自已的程序了。

6、在运行模式中，你可以选择<线上模式>，来查看各输入输出端口、内部触点的运行状态，以确定程序设计是否正确，提高你的调试效率。

4、软件组成

编程区

状态栏

主界面

5、逻辑指令

1）、基本指令编程练习的实验面板图6-1-1

基本指令编程练习的控制面板

上图中上面几列接线孔，通过防转叠插锁紧线与PLC的主机相应的输入输出插孔相接。

Xi为输入点，Yi为输出点。

图中中间3排X0～X27为输入按键，模拟开关量的输入。

八路一排Y0～Y27是LED指示灯。

2）、编制梯形图并写出程序

通过程序判断Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4的输出状态，然后输入程序并运行，加以验证。

实验参考程序，表6-1-1

步序

指令

器件号

说明

步序

指令

器件号

说明

0

LD

I0.1

输入

0

LDI

I0.1

1

AN

I0.3

输入

1

ANI

I0.0

2

=

Q0.1

与门输出

2

=

Q0.3

或非门输出

0

LD

I0.1

0

LDI

I0.1

1

O

I0.3

1

OI

I0.3

2

=

Q0.2

或门输出

2

=

Q0.4

与非门输出

梯形图参考图

四、实验步骤

梯形图中的I0.1、I0.3分别对应控制实验单元输入开关I0.1、I0.3。

通过专用的PC/PPI电缆连接计算机与PLC主机。

打开编程软件STEP7，逐条输入程序，检查无误后，将所编程序下载到主机内，并将可编程控制器主机上的STOP/RUN开关拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。

拨动输入开关I0.1、I0.3，观察输出指示灯Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4是否符合与、或非逻辑的正确结果。

项目二、PLC的基本指令及定时、计数器的使用

一、实训课时：

6

二、实训目的

1、掌握PLC的基本指令；

2、掌握定时、计数器的使用；

3、掌握逻辑与、或、非的使用。

三、实验器材

1、PC机一台

2、KCBC-02D实验装置

3、编程电缆一根

4、导线若干

四、实训内容

1、定时器的认识实验

定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用。

其控制作用同一般延时继电器。

实验参考程序，表6-1-2

步序

指令

器件号

说明

0

LD

I0.1

输入

1

TON

T37

延时5秒

2

+50

3

LD

T37

4

=

Q0.0

延时时间到，输出

5

END

程序结束

梯形图参考图

2、定时器扩展实验

由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围。

如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩充设定值的范围。

实验参考程序，表6-1-3

步序

指令

器件号

说明

0

LD

I0.0

输入

1

TON

T37

延时5秒

2

+50

3

LD

T37

4

TON

T38

延时3秒

5

+30

6

LD

T38

7

=

Q0.0

延时时间到，输出

8

END

程序结束

计数器及其扩展的梯形图

梯形图参考图

西门子S7-200系列的内部计数器分为加计数器，减计数器和加减计数器三种。

实验参考程序，表6-1-4

步序

指令

器件号

说明

步序

指令

器件号

说明

0

LD

I0.1

输入

7

+30

计数30次

1

LD

I0.0

复位

8

LD

I2.0

加计数器计数

2

CTU

CO

9

LD

I2.1

减计数器计数

3

+20

开始计数20

10

LD

I2.2

计数器复位

4

LD

I0.2

输入

11

CTUD

C48

5

LD

I0.1

计数器复位

+3

计数器输出

6

CTD

C1

梯形图参考图

4、计数器的扩展实验

计数器的扩展与定时器扩展的方法类似（程序略）。

项目三、交通信号灯PLC自动控制

一、实训课时：

6

二、实训目的

1、掌握十字路口交通信号灯的控制原理。

2、掌握PLC定时器、计数器的使用方法。

三、实验器材

1、PC机一台

2、KCBC-02D实验装置

3、编程电缆一根

4、导线若干

四、实训内容

1、交通信号灯PLC自动控制演示板结构如上图

2、本装置与交通信号实际控制一致，采用LED模拟信号灯，信号灯分东西、南北二组，分别有“红”“黄”“绿”三种颜色。

其工作状态由PLC程序控制，“启动”、“停止”按钮分别控制信号灯的启动和停止。

“白天/黑夜”开关控制信号灯白天/黑夜转换。

3、对“红”“黄”“绿”灯控制要求如下：

（1）假设东西方向交通比南北方向繁忙一倍，因此东西方向的绿灯通行的时间多一倍。

（2）按“启动”按钮开始工作，按下“停止”按钮停止工作，“白天/黑夜”开关按下闭合时为黑夜工作状态，这时只有黄灯闪烁，断开时按时序控制图工作。

4、根据具体情况还可增加控制要求，如紧急控制，某一方向绿灯常亮。

5、实验步骤：

（1）打开PLC-2型实验台电源，编程器与PLC连接。

（2）根据具体情况编制输入程序，并检查是否正确。

（3）实验台与PLC-DOME001连接，检查连线是否正确。

（4）按下启动按钮，观察运行结果。

五、推荐设计程序清单

1、I/O地址分配清单

输入

地址：

启动按钮

I0.0

停止按钮

I0.1

晚上开关

I0.2

输出

地址：

红1

Q0.0

黄1

Q0.1

绿1

Q0.2

红2

Q0.3

黄2

Q0.4

绿2

Q0.5

1L/2L/3L接24V

2、程序

（1）指令表

网络1

LDSM0.1

RV0.0,5

网络2

LDI0.0

SV0.0,1

网络3

LDI0.1

RV0.0,1

网络4

LDI0.2

=M0.0

网络5

LDC1

AV0.0

TONT37,+5

网络6

LDSM0.5

AV0.0

LDT37

OI0.1

EU

CTUC1,+1

网络7

LDV0.4

TONT38,+50

网络8

LDT38

OI0.0

RV0.4,1

SV0.1,1

网络9

LDV0.1

TONT39,+200

网络10

LDT39

RV0.1,1

SV0.2,1

网络11

LDV0.2

TONT40,+50

网络12

LDT40

RV0.2,1

SV0.3,1

网络13

LDV0.3

TONT41,+400

网络14

LDT41

RV0.3,1

SV0.4,1

网络15

LDV0.0

AV0.1

ANM0.0

=Q0.2

网络16

LDV0.0

LDV0.2

OM0.0

ALD

ANC1

=Q0.1

网络17

LDV0.0

LDV0.3

OV0.4

ALD

ANM0.0

=Q0.0

网络18

LDV0.0

LDV0.1

OV0.2

ALD

ANM0.0

=Q0.3

网络19

LDV0.0

AV0.3

ANM0.0

=Q0.5

网络20

LDV0.0

LDV0.4

OM0.0

ALD

ANC1

=Q0.4

六、附加思考题

1、怎样延长红绿灯变换时间及黄灯闪烁次数，程序作怎样变化？

2、若用移位寄存器指令，程序如何编制？

3、如何利用实验台上的数码显示给演示装置加上一个两位时间显示？

项目四、四层电梯的PLC自动控制

一、实训课时：

6

二、实训目的

1、掌握PLC控制的基本原理，各种指令的综合应用。

2、掌握置位、复位、步进指令的使用。

3、了解并掌握PLC电梯控制原理。

三、实验器材

1、PC机一台

2、KCBC-02D实验装置

3、编程电缆一根

4、导线若干

四、实训内容

1、四层电梯PLC自动控制演示板结构如图4.1所示。

2、图中SIN1~SIN4为四个霍尔开关，分别接到PLC的四个输入点，作为控制电梯的各程开关，当电梯经过霍尔开关时，开关输出0信号。

PO1~PO6是六个呼叫按钮，用来表示一到四层的呼叫信号，L1~L6是六个LED发光管，用来指示呼叫情况（PLC输出点不够时，可以省略），顶端的一个LED数码管用来显示电梯的所在位置。

“启动”“顺/逆”是步进电机的两个控制信号，电梯的升降依靠PLC控制步进电机带动皮带轮转动来实现，步进电机的驱动由演示板内部了一个单片机来控制。

3、控制要求：

（1）电梯上升

①电机停于某层，当有高层某一信号呼叫时，电梯上升到呼叫层停止。

例电梯在1楼，4楼呼叫，则电梯上升到4楼停止。

②电机停于某层，当有高层多个信号同时呼叫时，电梯先上升到低的呼叫层，停5S后继续上升到高的呼叫层。

例电梯在1楼，2、3、4层同时呼叫，则电梯先上升到2楼，停3S继续上升到3楼，再停3S后继续上升到4楼停止。

（2）电梯下降

①电机停于某层，当有低层某一信号呼叫时，电梯下降到呼叫层停止。

例电梯在4楼，1楼呼叫，则电梯下降到1楼停止。

②电机停于某层，当有低层多个信号同时呼叫时，电梯先下降到高的呼叫层，停5S后继续下降到低的呼叫层。

例电梯在4楼，3、2、1层同时呼叫，则电梯先下降到3楼，停3S继续下降到2楼，再停3S后继续下降到1楼停止。

（3）电梯在上升过程中，任何反向的呼叫按钮均无效。

（4）电梯在下降过程中，任何反向的呼叫按钮均无效。

（5）数码管应该显示电梯的即时楼层位置。

（6）I/O端口足够时，可以接入呼叫指示。

4、实验步骤：

（1）打开PLC-2型实验台电源，编程器与PLC连接。

（2）根据具体情况编制输入程序，并检查是否正确。

（3）实验台与PLC-DOME004连接，检查连线是否正确。

（4）按下启动按钮，观察运行结果。

五、设计程序清单

1、I/O地址分配

输入地址：

SIN1

I0.0

SIN2

I0.1

SIN3

I0.2

SIN4

I0.3

PO1

I0.4

PO2

I0.5

PO3

I0.6

PO4

I0.7

PO5

I1.0

PO6

I1.1

输出地址：

A

Q0.0

B

Q0.1

C

Q0.2

D

Q0.3

E

Q0.4

F

Q0.5

G

Q0.6

L1

Q1.2

L2

Q1.3

L3

Q1.4

L4

Q1.5

L5

Q1.6

L6

Q1.7

启动

Q1.0

升/降

Q1.1

1L/2L/3L接24V

2、程序

（1）指令表

网络1

LDI0.4

ANI0.0

ANM0.0

SV0.1,1

网络2

LDI0.0

TONT39,+7

网络3

LDT39

SV1.1,1

RV1.2,3

网络4

LDV1.1

LDT37

LDM0.0

AI0.0

OLD

ALD

RV0.1,1

网络5

LDI0.5

OI1.1

ANI0.1

SV0.2,1

网络6

LDI0.1

TONT40,+7

网络7

LDT40

SV1.2,1

RV1.1,1

RV1.3,2

网络8

LDV1.2

AT37

LDV1.2

OV1.1

AM0.1

ANI0.1

OLD

LDV1.2

OV1.3

OV1.4

AM0.0

ANI0.1

OLD

RV0.2,1

网络9

LDI0.6

OI1.0

ANI0.2

SV0.3,1

网络10

LDI0.2

TONT41,+7

网络11

LDT41

SV1.3,1

RV1.1,2

RV1.4,1

网络12

LDV1.3

AT37

LDV1.3

OV1.4

AM0.0

ANI0.2

OLD

LDV1.3

OV1.2

OV1.1

AM0.1

ANI0.2

OLD

RV0.3,1

网络13

LDI0.7

ANI0.3

ANM0.1

SV0.4,1

网络14

LDI0.3

TONT42,+7

网络15

LDT42

SV1.4,1

RV1.1,3

网络16

LDV1.4

LDT37

LDM0.1

ANI0.3

OLD

ALD

RV0.4,1

网络17

LDT39

OM0.0

LDV0.2

OV0.3

OV0.4

ALD

LDT40

OM0.0

LDV0.3

OV0.4

ALD

OLD

LDT41

OM0.0

AV0.4

OLD

=M0.0

网络18

LDT42

OM0.1

LDV0.1

OV0.2

OV0.3

ALD

LDT41

OM1.1

LDV0.1

OV0.2

ALD

OLD

LDT40

OM0.1

AV0.1

OLD

=M0.1

网络19

LDV1.1

AV0.1

LDV1.2

AV0.2

OLD

LDV1.3

AV0.3

OLD

LDV1.4

AV0.4

OLD

SM0.2,1

网络20

LDM0.2

TONT37,+30

网络21

LDT37

RM0.2,1

网络22

LDM0.0

OM0.1

ANM0.2

=Q1.0

网络23

LDM0.0

=Q1.1

网络24

LDV1.2

OV1.3

=Q0.0

网络25

LDV1.1

OV1.2

OV1.3

OV1.4

=Q0.1

网络26

LDV1.1

OV1.3

OV1.4

=Q0.2

网络27

LDV1.3

OV1.2

=Q0.3

网络28

LDV1.2

=Q0.4

网络29

LDV1.4

=Q0.5

网络30

LDV1.2

OV1.3

OV1.4

=Q0.6

网络31

LDV0.1

=Q1.2

网络32

LDI0.5

OQ1.3

AV0.2

=Q1.3

网络33

LDI1.1

OQ1.7

AV0.2

=Q1.7

网络34

LDI0.6

OQ1.4

AV0.3

=Q1.4

网络35

LDI1.0

OQ1.6

AV0.3

=Q1.6

网络36

LDV0.4

=Q1.5

六、思考题

1、如果I/O端口足够，在演示板要加上呼叫指示，即当有呼叫时相应的指示灯亮，直到电梯到达该层，指示结束。

程序应该怎样修改？

2、如果是四层以上电梯，该怎样控制？

试着画出流程图和梯形图。

项目五艺术彩灯造型的PLC控制

一、实验目的

1、掌握PLC控制的基本原理。

2、掌握移位寄存器的使用。

3、掌握PLC直接驱动小型负载。

二、实验器材

1、PLC-2型可编程控制器实验台

1台

2、PLC-DEMO006艺术彩灯造型控制演示板

1块

3、PC机或手持编程器

1台

4、编程电缆

1根

5、自锁式连接导线

若干

三、实验原理与实验步骤

1、艺术彩灯造型PLC控制演示板结构如图6.1所示。

2、图中A、B、C、D、E、F、G、H为八路LED发光管，模拟彩灯显示。

上面八路形成一个环形，下面八路形成一字形，上下同时控制，形成交辉相映的效果。

3、控制要求：

A→B→C→D→E→F→G→H→ABCDEFGH→H→G→F→E→D→C→B→ABCDEFGH←A

4、实验步骤：

（1）打开PLC-2型实验台电源，编程器与PLC连接。

（2）根据具体情况编制输入程序，并检查是否正确。

（3）实验台与PLC-DOME006连接，检查连线是否正确。

（4）按下启动按钮，观察运行结果。

四、设计程序清单

1、I/O地址分配清单：

输入地址：

启动

I0.0

停止

I0.1

输出地址：

A

Q0.0

B

Q0.1

C

Q0.2

D

Q0.3

E

Q0.4

F

Q0.5

G

Q0.6

H

Q0.7

1L/2L/3L接24V

2、程序

（1）指令表

网络1

LDI0.0

ANT34

TONT33,+1

网络2

LDT33

TONT34,1

=M0.0

网络3

LDM0.0

LDM0.2

CTUC0,+5

网络4

LDC0

ANM10.0

=M0.2

网络5

LDM1.1

TONT37,+10

SM10.0,1

网络6

LDT37

RM10.0,1

网络7

LDNM1.2

ANM1.3

ANM1.4

ANM1.5

ANM1.6

ANM1.7

ANM2.0

ANM2.1

ANM2.2

=M1.1

网络8

LDM2.2

EU

AM10.1

=M0.7

网络9

LDM2.2

EU

OM10.1

ANM0.7

=M10.1

网络10

LDM0.2

EU

SHRBM1.1,M1.2,-9

网络11

LDM1.1

LDM2.1

AM10.1

OLD

LDM1.2

ANM10.1

OLD

=Q0.0

网络12

LDM1.1

LDM2.0

AM10.1

OLD

LDM1.3

ANM10.1

OLD

=Q0.1

网络13

LDM1.1

LDM1.7

AM10.1

OLD

LDM1.4

ANM10.1

OLD

=Q0.

网络14

LDM1.1

LDM1.6

AM10.1

OLD

LDM1.5

ANM10.1

OLD

=Q0.3

网络15

LDM1.1

LDM1.5

AM10.1

OLD

LDM1.6

ANM10.1

OLD

=Q0.4

网络16

LDM1.1

LDM1.4

AM10.1

OLD

LDM1.7

ANM10.1

ANM10.1

OLD

=Q0.5

网络17

LDM1.1

LDM1.3

AM10.1

OLD

LDM2.0

ANM10.1

OLD

=Q0.6

网络18

LDM1.1

LDM1.2

AM10.1

OLD

LDM2.1

ANM10.1

OLD

=Q0.7

网络19

LDM2.2

RM1.2,8